先天淋巴细胞在动脉粥样硬化中的研究进展

2019-02-25 21:22熊家瑞黎明江

医学综述 2019年19期

熊家瑞，黎明江

(武汉大学人民医院心内科，武汉 430060)

心脑血管疾病严重危害人类健康，是世界范围内发病率和致死率最高的疾病。全球疾病负担研究报告显示，2017年心脑血管疾病造成死亡人数为1 780 万，位于慢性非传染疾病造成死亡人数首位[1]。动脉粥样硬化是引起心脑血管疾病最主要的原因，以血管壁慢性炎症为特征，血液中的氧化低密度脂蛋白沉积于动脉内膜，常聚集各类免疫细胞、内皮细胞和平滑肌细胞，产生大量的促炎介质，导致纤维脂肪斑块的形成，最终导致动脉管壁变硬、失去弹性和管腔缩小。先天淋巴细胞(innate lymphoid cells，ILCs)是新近发现的一类数量较少的免疫细胞家族。从2008年至今，ILCs的发现和相关研究改变了人们对免疫调节的认识，以及免疫系统维持组织的动态平衡的机制。ILCs参与免疫、代谢、组织发育和重塑，在一定程度上引起了固有免疫和特异性免疫[2]。其中，1型ILC(ILC1s)细胞对细胞内病原体如病毒和肿瘤起反应；2型ILC(ILC2s)细胞对细胞外寄生虫和过敏原起反应；3型ILC(ILC3s)对抗细菌、真菌等细胞外微生物。实验研究表明，ILCs可能参与动脉粥样硬化的发生过程[2]。因此，深入了解ILCs在动脉粥样硬化中的作用和分子机制可为心脑血管疾病提供新的潜在干预靶点。现就 ILCs 在动脉粥样硬化中的作用及机制予以综述。

1 ILCs概述

ILCs从共同ILCs前体发展而来，而共同ILCs前体可分化为自然杀伤细胞(natural killer cell，NK细胞)前体或共同辅助淋巴细胞前体，NK细胞前体分化为NK细胞，共同辅助淋巴细胞前体分化为淋巴组织诱导祖细胞和ILCs前体。淋巴组织诱导祖细胞分化为淋巴组织诱导细胞，ILCs前体分化为ILC1s、ILC2s和ILC3s。

ILCs表现出与CD4 T细胞相似的亚分裂，与T细胞不同的是，ILCs产生细胞因子的激活并不取决于抗原识别(ILCs不表达T细胞抗原受体)，而是通过整合髓系或上皮细胞产生的细胞因子信号来诱导[3]。ILCs在次级淋巴器官和循环中分布相对较少，大多数富集于黏膜和屏障部位，包括皮肤、肠道、肺、脂肪以及黏膜相关淋巴组织[4]。对小鼠的研究表明，ILCs主要是组织驻留淋巴细胞，分布于黏膜组织，通过从血液中募集ILCs祖细胞发育而来，并在接受微环境中的细胞因子刺激后，通过分泌细胞因子及其他介质来发挥免疫监视与调节作用[5]。

2013年提出的ILCs的命名法将这些细胞分为3组，每组包含1个、2个或3个子集[6]。每组中的子集可以产生共同细胞因子，并且子集细胞的发育和功能依赖于相同的转录因子。第1组ILCs包含NK细胞和ILC1s，均高水平分泌γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)，以及发育和功能依赖于转录因子T-bet(T-box expressed in T cells)。第2组仅有一个子集，为ILC2s，ILC2s的发育和功能依赖于转录因子GATA 结合蛋白3和视黄酸受体相关孤儿受体α[7]，并可以产生白细胞介素(interleukin,IL)5和IL-13。第3组ILCs包括ILC3s和淋巴组织诱导细胞，这两种细胞都依赖于转录因子视黄酸受体相关孤儿受体γt，并且可以产生IL-17和IL-22。

2 NK细胞、ILC1s与动脉粥样硬化

第1组ILCs的特征在于能够产生IFN-γ，包含两种主要类型：常规NK细胞(common natural killer cell,cNK细胞)和ILC1s。目前已有两组主要cNK细胞得到经鉴，一类为主要存在于血液中，具有低表达CD56和高细胞毒性。另一类主要存在于人类次级淋巴组织如淋巴结、扁桃体、脾，高表达CD56，具有低细胞毒性，并且能在IL-18、IL-12或IL-15等细胞因子的刺激下产生大量高水平的IFN-γ[8]。非cNK细胞，也称为ILC1s，是一类非NK细胞前体发育而来的组织驻留NK样细胞，通常在血液或淋巴器官中不存在，多分布于非淋巴器官中如小肠、皮肤、肝、肺等黏膜屏障部位[9]。ILC1s具有非细胞毒性或弱细胞毒性，但能够产生几种反映Th1细胞的炎症细胞因子。NK细胞和ILC1s的区别是发育过程是否有转录因子Eomes的参与，NK细胞的发育需要依赖转录因子Eomes，而ILC1s的发育不需要依赖Eomes[10]。虽然转录因子Eomes的表达通常用作NK细胞的标志物，但是也可以在少量的ILC1s上表达，因此,在人类及小鼠中均未发现可以区分NK细胞及ILC1s细胞的单一标志物。

NK细胞和ILC1s类似于Th1细胞，与细胞免疫应答相关，并表达转录因子T-bet，分泌IFN-γ。但是Th1细胞是人类动脉粥样硬化斑块中最丰富的T细胞亚型，所产生的IFN-γ可以发挥多种致动脉粥样硬化作用[11]。动脉粥样硬化是一种Th1驱动的炎症性疾病，缺乏T-bet、IFN-γ或IL-12的小鼠动脉斑块均减少[12-14]。然而，这些研究常被用于Th1细胞免疫致动脉粥样硬化作用的证据。目前仍不清楚ILC1s(或其他先天来源的IFN-γ)对缺乏T-bet、IFN-γ 或IL-12的小鼠动脉斑块形成的影响程度，有待于进一步研究。已有研究表明，NK细胞可能在动脉粥样硬化中起作用，用抗Asialo-GM1抗体(NK细胞抑制剂)耗竭NK细胞，而不减少自然杀伤T细胞等其他淋巴细胞的数量，可减少ApoE-/-(载脂蛋白ApoE缺陷)小鼠的动脉粥样硬化[15]。向ApoE-/-小鼠移入来自野生型小鼠的NK细胞后，斑块体积增加，由此可证实NK细胞具有促动脉粥样硬化的作用。此外，该研究还表明，NK细胞通过依赖细胞毒性分子穿孔素和颗粒酶B的机制加速动脉粥样硬化发展和坏死核心的扩张，而与IFN-γ的产生无关。但是NK细胞在动脉粥样硬化斑块中的数量仅占病变中所有白细胞的一小部分，因此采用耗竭NK细胞的药物来治疗心血管疾病可能是有益的，但还需进一步的基础研究。

有研究探讨ILC1s细胞在动脉粥样硬化中的作用发现，与用抗IL-15R单克隆抗体耗竭cNK细胞的ApoE-/-Rag1-/-小鼠相比，用抗小鼠NK1.1单克隆抗体消耗ILC1+和cNK细胞后，动脉粥样硬化损害明显减轻[16]。通过将ApoE-/-Toll样受体4正常表达小鼠脾脏中的ILC1s细胞过继转移到抗小鼠NK1.1单克隆抗体处理的ApoE-/-Rag1-/-小鼠体内，可加重动脉粥样硬化。然而，ApoE-/-Toll样受体4缺陷小鼠脾中的ILC1s细胞过继转移到抗小鼠NK1.1单克隆抗体处理的ApoE-/-Rag1-/-小鼠体内，却未能出现动脉粥样硬化损害加重，提示ILC1s细胞的促动脉粥样硬化作用依赖于Toll样受体4。此外，氧化型低密度脂蛋白可以诱导ApoE-/-ILC1s细胞 IFN-γ表达增加与BACH2(CNC同源类似物2)表达降低有关[17]。总之，ILC1s细胞依赖于Toll样受体4的作用或BACH2的表达，增加促炎症细胞因子的水平而加重动脉粥样硬化。

3 ILC2s与动脉粥样硬化

ILC2s定义是一类依赖于转录因子GATA结合蛋白3和视黄酸受体相关孤儿受体α的调节，并且可以产生IL-5和IL-13的组织居留细胞[18-19]。当上皮细胞受到损伤或炎症反应刺激时可产生IL-33、IL-25 和胸腺基质淋巴细胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)，从而激活ILC2s[20]。研究者用IL-33处理小鼠后动脉粥样硬化斑块体积减小，相反注射可溶性ST2(一种中和IL-33的诱饵受体)能够使动脉粥样硬化体积增加，而用IL-33与IL-5阻断抗体共同处理后则未出现动脉粥样硬化斑块体积减小[21]。总之，IL-33可通过诱导IL-5和氧化型低密度脂蛋白抗体的产生抑制动脉粥样硬化的发展。同样有研究证明，用IL-25治疗ApoE-/-小鼠可减轻动脉粥样硬化，IL-25可提高ILC2s细胞数量以及血浆和脾脏中IL-5水平，并伴随血浆中抗磷酸胆碱天然IgM抗体水平的升高[21]。而在IL-5缺陷型小鼠中使用IL-25导致扩增的ILC2s群体，但不刺激抗磷酸胆碱天然IgM抗体的产生，表明IL-5不是ILC2s扩增所必需的，而是下游产生的抗磷酸胆碱天然IgM抗体[22]。在另一项研究中，用TSLP注射ApoE-/-小鼠可减少斑块形成，并与巨噬细胞浸润减少和调节性T细胞增加有关，另外，注射TSLP可显著提高抗磷酸胆碱天然IgM抗体[23]。总之，IL-33/IL-25/TSLP-ILC2s-IL-5-IgM轴可抑制病变的发展。

ILC2s和Th2细胞产生的另一个关键细胞因子是IL-13。有研究表明，IL-13能增加斑块胶原沉积和减少内皮血管细胞黏附分子-1依赖的单核细胞募集，有利于更加稳定的斑块形成，降低斑块巨噬细胞水平[24]。而巨噬细胞因活化状态不同，在动脉粥样硬化中作用也不同，与IFN-γ-活化的(M1)巨噬细胞相比，由IL-13活化的(M2)巨噬细胞能增加氧化型低密度脂蛋白清除率。而IL-13可以通过诱导活化的(M2)巨噬细胞表达保护血管免于动脉粥样硬化并有利于更加稳定的斑块形成。另外，ILC2s在调节脂肪组织的动态平衡、促进白色脂肪组织的“褐变”和限制肥胖方面也具有重要意义[25-26]。

总之，ILC2s的激活与降低动脉粥样硬化斑块的形成有关，而缺乏ILC2s效应细胞因子的小鼠则表现为动脉粥样硬化增加。大多数研究支持Th2细胞免疫反应具有抗动脉粥样硬化的作用，但目前尚不清楚ILC2s在抗动脉粥样硬化中的具体作用。综上所述，目前有3种抑制动脉粥样硬化的机制：①调节脂质稳态；②调节巨噬细胞活化；③IL-33/IL-25/TSLP-IL-2-IL-5-IgM轴。

4 ILC3s与动脉粥样硬化

目前有两个公认的ILC3s亚群，淋巴组织诱导细胞和ILC3s[27]，这两类细胞都需要视黄酸受体相关孤儿受体γt作为发育和功能的关键调节因子，可被IL-23、IL-1β及IL-2刺激激活，产生IL-17或IL-22。ILC3s存在于黏膜组织和皮肤中，尽管占ILCs 的比例不到5%，却是IL-17和IL-22的主要来源，所分泌的IL-17和IL-22在黏膜免疫防御中起关键作用；另外ILC3s还通过分泌相关细胞因子来调节感染和疾病的免疫力[28]。在人类中，急性冠状动脉综合征患者IL-17低水平与死亡和心肌梗死风险增加有关[29]。有研究表明采用IL-17治疗后，可减少血管细胞黏附分子-1的表达和血管T细胞浸润，进而抑制动脉粥样硬化病变的加重，但使用IL-17阻断抗体注射后则会使动脉粥样硬化斑块的体积增大[30-31]。另一项研究表明，与对照组(ApoE-/-)相比，ApoE-/-IL-17A-/-小鼠动脉粥样硬化斑块的形成明显加快，脾脏CD4+T细胞增加，IFN-γ增多，IL-5 生成减少，血管平滑肌细胞数量和Ⅰ型胶原的产生减少[32]。提示IL-17通过调节CD4+T细胞数量，产生IFN-γ和降低IL-5的表达加快动脉粥样硬化的早期进展和增加动脉硬化粥样斑块的稳定性。然而，其他研究表明，IL-17对动脉粥样硬化的形成有抑制作用。例如在ApoE-/-小鼠中，IL-17或IL-17受体的表达基因缺失则会导致动脉粥样硬化斑块体积的减小[33]。IL-17通过促进血管内单核细胞/巨噬细胞的聚集，加重内皮细胞的炎症反应，促进动脉粥样硬化斑块的形成[34]。IL-22作用于非造血细胞(如上皮细胞)，通过增加防御素的产生来促进屏障功能和限制微生物入侵，但也与炎症性皮肤病如银屑病有关[35]。先前有研究报道，急性冠状动脉综合征患者颈动脉斑块中IL-22表达水平升高[36]。有研究表明与对照组(ApoE-/-)相比，ApoE-/-IL-22-/-小鼠的动脉粥样硬化斑块体积减小，胶原沉积减少[37]。这是由于血管平滑肌细胞中IL-22受体表达的激活以及免疫细胞通过释放IL-22，刺激血管平滑肌细胞脱分化为合成表现型，有利于血管修复。这种反应有助于斑块的生长，使血管平滑肌细胞迁移到内膜，但也可能在维持斑块稳定性方面发挥作用。总之，ILC3s相关细胞因子对动脉粥样硬化影响的研究结果并不一致。此外，因为ILC3s常分布于黏膜组织和皮肤中，使得ILC3s在动脉粥样硬化中的作用也备受质疑。

5 小结

目前炎症和脂质沉积是已知的致动脉粥样硬化的两大因素，虽然他汀类降脂药物的使用极大改善了心脑血管疾病的发病率和致死率，但人们仍希望通过抗炎治疗进一步降低心脑血管疾病的发病率。目前已有CANTOS研究证明，卡纳单克隆抗体通过中和IL-1β，降低IL-6水平，在不降低血脂的情况下来抑制炎症，可以降低心肌梗死后心血管事件的发生率[38]。最新的CIRT研究表明，低剂量甲氨蝶呤未能有效降低临床症状稳定且心血管疾病发生风险高的动脉粥样硬化患者的心血管事件发生率，也不能降低IL-6或高敏C反应蛋白的水平[39]。抗炎药物降低心血管事件风险的作用可能取决于靶向通路，因此有待于了解更多的炎症因子反应通路与动脉粥样硬化的关系。